Molekülorbitsl bestimmen, Kästchenmodell etc.
Hey gutefragis!
Ich bin seid Tagen an Chemie lernen (Anorg. Chemie) und schreibe die Klausur schon bald. Nun quäle ich mich durch Altfragen und mein Professor nimmt einen Aufgabentyp sehr gerne:
Bestimmen Sie Molekülorbital von...z.Bsp. N2. Zeichnen Sie das Kästchenmodell nach Paul. mit den Hybridorbitalen.
Ich quäle mich schon die ganze Zeit aber ich verstehe das einfach mit den Orbitalen nicht und erst recht nicht die Aufstelleung von Molekülorbitalen ( in Diagrammform).
Was Orbital als Definition ist,weiss ich: Höchste Wahrscheinleichkeit von Aufenthalt eines Elektrons, Spin ist die Rotationsrichtung, in ein Orbital nicht mehr als 2 Elektronen, es gibt verschiedene Orbitale ( s, d, f, p) .
Doch wie bestimme ich es? Wie zeichne ich so ein Molekülorbital-Diagramm? Im Internet finde ich wenig, Wikipedia lässt mich in Stich und in dem achso tollen Zeeck (Chemie für Med. ) finde ich ebenso nichts.
Es wäre super wenn mir jemand in verstänlicher "Chemie-für-Dummies" Sprache erklärt was hinter diesen Orbitalen steckt. Ich will es irgendwie mit der Oktettregel verknüpfen können und es wirklich verstehen.
VIELEN VIELEN VIELEN Dank im Voraus.
verzweifelte leFay
3 Antworten
Gut, dann fange ich mal an (inwiefern du was kannst, ist mir unklar, daher).
Viele quälen sich immer mit der Frage "wieso?", von demher erkläre ich kurz, wieso Orbitale genutzt werden:
Man ist an einem Punkt angelangt an dem man gemerkt hat, dass Aufenthaltsorte nicht genau angegeben werden können (Heisenberg'sche Unschärferelation). Man hat gemerkt, dass es viel sinnvoller ist (um eben den Raum des tatsächlichen Aufenthalts einzugrenzen) einen Aufenthaltsraum zu definieren, der mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit den Aufenthalt der zu beobachtenden Elektronen widergibt (diesen Raum nannte man Orbital). Also wurde damit weitergearbeitet.
Vorher hat man Elemente mit Schalen umzogen und einfach die Elektronen in die Schalen gestopft. Jetzt muss dementsprechend eine neue Möglichkeit vorhanden sein, Elemente bzw. die Elektronenaufenthalte irgendwie visuell sichtbar zu machen. So hat man dann eben (wie es auch in der Praxis zu sein scheint) verschiedene Formen von Orbitalen entdeckt/definiert.
Es gibt insgesamt 4 verschiedene Arten von Orbitalen: s, p, d, f.
Jedes Orbital an und für sich fasst nur zwei Elektronen mit unterschiedlichem Spin (Pauli-Prinzip), aber es gesellen sich oftmals Orbitale nebeneinander, die energetisch gleichwertig sind bzw. eben auch gleiche Formen annehmen wie die Nachbarn. Dies ist der Fall bei p, d und f-Orbitalen. Dir ist sicherlich bekannt, dass gesagt wird, f-Orbital fassen14 Elektronen, d-Orbital 10 Elektronen usw.
Dies ist in der Hinsicht falsch, dass es blöd formuliert ist. Wie schon gesagt, gesellen sich Orbitale gleicher Art gerne nebeneinander. Und jedes Orbital darf nur 2 Elektronen haben (wie erwähnt, Pauli-Prinzip). p-Orbitale gesellen sich aber immer als Dreierpack nebeneinander (dementsprechend 6 Elektronen), d-Orbitale als Fünferpack (10 Elektronen) usw.
Das schöne daran ist, das man damit das PSE in Orbitalen einteilen kann. Schaut man im PSE auf die linke Seite, so sieht man die 1te und 2te Hauptgruppe zusammen als Türmchen. Dort existieren nur s-Orbitale, jede Spalte eine (da zwei Elektronen gefasst werden können, so werden zwei Elemente deren Außenelektronen immer seperat in ein s-Orbital untergebracht). Schaut man nun das Gebilde im Osten an, so sieht man die Hauptgruppen 3, 4, 5, 6, 7 und 8. Dort existieren die p-Orbitale, die sich nebeneinander gesellten. 6 Elemente nebeneinander á 2 Elektronen pro p-Orbital ist dementsprechend das beschrieben Dreierpack (3 p-Orbitale nebeneinander). Nebengruppenelemente dementsprechend 5 d-Orbitale (Fünferpack) und die Lanthanoide und Actinoide (f-Orbitale) dementsprechend jeweils 7 Orbitale (Siebenerpack) nebeneinander.
Um eben diese Orbitale alle richtig zu definieren, hat man eben die Quantenzahlen eingeführt (die du bestimmt schon kennst):
- Hauptquantenzahl n: Beschreibt, welche "Hauptschale" eigentlich gemeint ist, d.h. um welche Periode sich die Elektronenaufenthaltsräume befinden (die man beschreiben möchte).
- Nebenquantenzahl l: Beschreibt, welche "Unterschale" (ob s-, p-, d- oder f-Orbitale es sich handelt) eigentlich gemeint ist, d.h. im welchem Gebilde (im PSE) sich die Elektronenaufenthaltsräume befinden (die man beschreiben möchte).
- Magnetquantenzahl m: Beschreibt, wenn man vorher eben die Art des Orbitals definiert hat, um welchen von den sich zusammengesellten Orbitalen es sich handelt (wie gesagt z.B. p-Orbitale Dreierpack, welche davon ist gemeint?).
- Spinquantenzahl s: Beschreibt, welches der beiden Elektronen man im betrachteten Orbital man eigentlich meint.
Jetzt hat man um die Elektroneneinordnung und Begrenzung (wie viele Elektronen wo vorhanden sind) für jede Quantenzahl eine gewisse Menge definiert:
- n = 0, 1, 2, 3, ...
- l = 0 bis n - 1
- m = - l bis + l
- s = +1/2 oder -1/2
Ich hoffe bis hierhin ist alles verständlich, leider muss ich jetzt auch offline gehen, habe selbst noch 'ne Menge zutun, aber es wäre glaube ich hilfreich zu wissen, ob du bis hier alles verinnerlicht hast. Werde nachher nochmal hier runter weiterschreiben.
mal aus einem anderen Forum kopiert:
Die Pauling-Schreibweise (nach dem US-amerikanischen Chemiker dt. Abstammung Linus Carl Pauling, auch bekannt als "Kästchenschreibweise" oder "Kästchenmodell") ist eine einfache Art Orbitale grafisch darzustellen.
Üblicherweise wird nur die Nebenquantenzahl der äußeren Schale (des Bohrschen Atommodells) inklusive der Spinquantenzahl dargestellt. Das Niveau der Schale, die dargestellt ist kann abgekürzt in Buchstaben angegeben werden.
Die Darstellung der Orbitale selbst erfolgt im Kästchenmodell durch quadratische Kästchen. Dabei stellen lückenlos aneinander grenzende Kästchen Orbitale mit gleicher Nebenquantenzahl (also gleicher Energie) dar. Das s-Orbital wird also durch ein Kästchen dargestellt, das p-Orbital durch 3 aneinandergrenzende Kästchen, das d-Orbital durch 5 und das f-Orbital durch 7 aneinandergrenzende Kästchen.
Die Besetzung mit Elektronen sowie die Spinquantenzahl wird mit Hilfe von Pfeilen dargestellt. Dabei bedeutet ein Pfeil in einem Kästchen, dass dieses Orbital mit einem Elektron besetzt ist. Pfeile, die nach oben weisen, bedeuten Elektronen mit parallelem Spin, jene die nach unten zeigen, kennzeichnen Elektronen mit antiparallelem Spin. Nach der Hund'schen Regel sind zunächst alle Orbitale (Kästchen) der selben Nebenquantenzahl (im selben Energieniveau) einfach besetzt. Danach erfolgt die Doppeltbesetzung mit dem Elektron mit antiparallelem Spin.
Ich hoffe es hilft Dir, ich kann mich aus meiner Schulzeit nicht an Herrn Pauling erinnern.
Super,wirklich einfach geschrieben,Danke. Ich denke es ist gerade dabei "Klick" zu machen! :D
Kannst auch hier nachschauen. Ist zwar speziell auf Sauerstoff gemünzt, trotzdem: http://www.google.de/imgres?imgurl=http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/sauerstoff1/sauerstoff_molekuelorbitale.gif
Tut mir leid, da ist beim Kopieren was daneben gegangen. Versuchs mal jetzt hiermit: http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/sauerstoff1/sauerstoff_singulett.htm
danke dir aber ich kann irgendwie den link nicht öffnen.